4种光响应曲线模型对3种高寒草甸植物的实用性分析

为研究光响应模型对不同植物披针形叶片的适用情况及不同植物对当地环境的适应性,采用4种不同的光响应模型对金露梅（Potentilla fruticosa L.）、野草莓（Fragaria vesca,）和酸模（Rumex acetosa L.）进行拟合分析。结果表明：4种模型对3种植物叶片的光合光响应曲线都可进行拟合,决定系数均为R²>0.99。直角双曲线修正模型拟合3种不同披针形叶片的效果均最好,计算出的光饱和点、最大净光合速率和光补偿点最接近实测值,推测直角双曲线修正模型可能对披针形叶片的拟合均适用。酸模具有较高的光饱和点 （2 389.806 μmol·m^-2·s^-1）和较低的光补偿点 （21.943 μmol·m^-2·s^-1）;酸模和金露梅都具有较高的初始量子效率 （0.088、0.063）,对光能的转换效率高;野草莓暗呼吸速率最低,消耗的光合产物最少。3种植物叶片的最佳拟合模型均为直角双曲线修正模型,酸模对当地环境的适应能力最强。研究结论为积石山地区生态保护提供一定的理论参考。     

耐荫地被植物山麦冬光合特性研究

用Li-6400便携式光合分析仪测定了耐荫地被植物山麦冬(Liriope spicata (Thunb.) Lour.)的光合生理特性。结果表明:山麦冬光合日进程有光合午休现象,最大净光合速率为10.2μmolCO₂·m^-2·s^-1,光饱和点为648μmol·m^-2·s^-1,光补偿点为3.2μmol·m^-2·s^-1,表观量子效率为0.1389,CO₂饱和点为1868μmol·mol^-1,补偿点为61μmol·mol^-1,最大蒸腾速率为2.2 mmol H₂O·m^-2·s^-1,最大气孔导度为0.100 mmol·m^-2·s^-1。因此认为山麦冬是具有耐荫和抗旱节水特性的优良地被植物。     

镇江河漫滩草地虉草光合特性研究

对虉草(Phalaris arandinacea)光合特性的研究表明:不同生长阶段虉草净光合速率日变化均呈双峰曲线,光合"午休"现象明显,但5月下旬主、次峰均滞后于4月初1 h,净光合速率后期大于前期,导致光合"午休"的原因不同,4月初为气孔限制因素,而5月下旬为非气孔限制因素。不同时期各生理生态因子间的相关系数不同。虉草净光合速率季节动态呈单峰曲线,4月中下旬最高。虉草的光补偿点为45.6μmol·m^-2·s^-1,光饱和点为1825μmol·m^-2·s^-1,表观光量子效率为0.047 mol·mol^-1,暗呼吸速率为2.1429μmol·m^-2·s^-1;CO₂补偿点为76μmol·mol^-1,饱和点为923μmol·mol^-1,羧化效率为0.0556。数据显示,虉草是一种高光效C₃阳性植物,对草地生态系统的稳定意义重大。     

UV-B辐射增强和温度变化对麻花艽光响应的影响

为了确定UV-B辐射增强和温度变化对高寒草甸植物生理过程的影响,以LI-6400便携式光合测定系统控制温度和紫外灯UV-B辐射增强方法,测定分析了UV-B辐射增强和温度变化对麻花艽(Gentiana straminea Maxim.)叶片光合作用及相关生理参数的影响。结果显示:麻花艽叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(E)和水分利用效率(WUE)在对照下较高,UV-B辐射为20W和40W处理下较低;8月,P_n在25℃下比15℃下显著高;9月,对照处理下P_n在25℃下比15℃下高。同时,E在25℃比15℃下高;G_s、WUE和C_i在25℃下比15℃下低。另外,麻花艽叶片P_n在光合有效辐射强度为0~800μmol·m^-2·s^-1时随光合有效辐射强度增加而增加幅度较大,800~2200μmol·m^-2·s^-1时增幅较小;G_s和E随光合有效辐射强度增加而增加;C_i在光合有效辐射强度0~800μmol·m^-2·s^-1时随光合有效辐射强度增加而呈现下降趋势,800~3000μmol·m^-2·s^-1变化不大;WUE在光合有效辐射强度0~800μmol·m^-2·s^-1时随光合有效辐射强度增加而呈现增加趋势,800~3000μmol·m^-2·s^-1时呈现下降趋势。说明UV-B辐射增强将对高寒草甸植物-麻花艽叶片光合作用及相关参数将产生极大影响,影响与温度变化有一定的关系。     

苜蓿光合速率日变化及其与环境因子的关系

利用LI-6400光合仪测定苜蓿叶片净光合速率,研究其日变化及与环境因子的关系。结果表明:苜蓿叶片净光合速率、蒸腾速率日变化均呈现"双峰"曲线,有明显的光合"午休"现象;净光合速率峰值出现在10:00和13:00,分别为33.55和27.88μmol CO₂·m^-2·s^-1,第1峰值大于第2峰值;蒸腾速率的峰值出现在11:00和14:00,比光合速率滞后1小时;相关分析表明,苜蓿净光合速率与光合有效辐射、气孔导度呈极显著正相关(r=0.8433^**、0.8223^**),与田间CO₂浓度呈极显著负相关(r=-0.8125^**);在光照强度、CO₂浓度、气温和空气湿度4个环境因子中,影响净光合速率日变化的主要因子是田间CO₂浓度。     

几种高大禾草热值和灰分动态变化研究

对3种C₃类植物(芦竹、菅、芦苇)与5种C₄类植物(五节芒、芒、岗柴、斑茅、南荻)不同器官热值和灰分含量的月变化进行了研究,并探讨了其应用前景,为禾草类能源植物筛选评价提供科学依据。结果表明,1)8种高大禾草灰分含量存在差异,且具明显的季节性变化;C₃类植物平均灰分含量分别为:芦竹(7.17±1.09)%、菅(6.33±0.60)%、芦苇(7.89±1.09)%;C₄类植物平均灰分含量分别为:五节芒(4.92±1.38)%、芒(6.27±0.94)%、岗柴(6.99±1.13)%、斑茅(5.13±0.88)%、南荻(5.10±0.82)%。2)C₃类植物中芦竹干重热值较高,C₄类植物中五节芒、芒、斑茅、南荻的干重热值比较接近,无显著差异,岗柴干重热值最低。3)芦竹的干重热值与灰分含量有显著线性相关(P＜0.05),五节芒、芦苇的干重热值与灰分含量有极显著线性相关(P＜0.01),而菅、芒、岗柴、斑茅、南荻的干重热值与灰分含量无相关性(P＞0.05)。4)C₃类植物平均去灰分热值分别为:芦竹(19.01±0.27)kJ/g、菅(18.58±0.31)kJ/g、芦苇(18.72±0.23)kJ/g;C₄类植物平均去灰分热值分别为:五节芒(18.52±0.32)kJ/g、芒(18.69±0.47)kJ/g、岗柴(18.54±0.33)kJ/g、斑茅(18.48±0.41)kJ/g、南荻(18.49±0.37)kJ/g,灰分含量不同,导致去灰分热值与干重热值的月变化趋势不同。     

氮磷肥配施对西北羊茅开花期叶片光合特性日变化的影响

基于植物对N、P营养元素的需求,试验设计2个施氮量(0、60 kg·hm^-2)和3个施磷量(0、60、90 kg·hm^-2)配施,测定开花期叶片在不同光合有效辐射下的气体交换参数和叶绿素荧光参数,探讨西北羊茅对氮、磷添加和光合有效辐射的响应。结果表明,光合有效辐射呈先增后减的日动态变化,下午13:00时高达2000 μmol·m^-2·s^-1,且对西北羊茅光合特性的影响大于施肥措施。净光合速率随光合有效辐射增强先增后降,其值在800~1000 μmol·m^-2·s^-1时最大;气孔导度、气孔限制值、蒸腾速率和水分利用效率与净光合速率表现一致,胞间CO₂浓度表现相反。氮肥和磷肥配施后气孔导度、气孔限制值和蒸腾速率均增大,胞间CO₂浓度则减小,表明施肥主要通过调节气孔导度,以促进叶片与环境间交换水分和CO₂,从而增大净光合速率。随光合有效辐射增强,PSⅡ有效光化学效率、PSⅡ实际光化学效率和光化学猝灭系数显著降低,非光化学猝灭系数显著增加,电子传递速率先增加后降低,但均在400~800 μmol·m^-2·s^-1和大于1200 μmol·m^-2·s^-1后快速变化。氮肥和磷肥配施显著提高PSⅡ有效光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、光化学猝灭系数和电子传递速率,N₆₀P₉₀处理还提高PSⅡ最大光化学效率和非光化学猝灭系数。在光能分配方面,为减轻强光对光合器官的破坏,随光合有效辐射增强光化学反应比例降低,天线热耗散和非光化学反应耗散比例增加。施肥主要通过非光化学反应比例减小补偿于光化学反应比例,从而提高光能利用率。综合以上结果,从西北羊茅叶片的光合特性来看,氮磷肥配施通过调节气孔导度,以促进叶片与环境间水分和CO₂的交换和提高PSⅡ反应中心活性,非光化学反应比例减小补偿于光化学反应比例,进而增加叶片净光合速率。     

西藏纳木错高寒草原、高寒草甸和沼泽化草甸主要温室气体通量对比研究

青藏高原高寒草地占我国天然草地的40%,研究其温室气体源汇强度及驱动因子具有重要意义。采用静态箱-气相色谱法,在西藏纳木错地区开展高寒草原、高寒草甸和沼泽化草甸的生态系统呼吸、CH₄和N₂O通量观测,生长季内的观测表明：高寒草原和高寒草甸生态系统呼吸分别为（283.7±14.4） mg·m^-2·h^-1和（275.7±20.6） mg·m^-2·h^-1,低于有机质丰富的沼泽化草甸,为（591.6±53.2） mg·m^-2·h^-1。高寒草原和高寒草甸均是CH₄的汇,其生长季均值分别为（-84.9±7.6） μg·m^-2·h^-1和（-39.2±4.6） μg·m^-2·h^-1;而沼泽化草甸是CH₄的源其均值为（149.2±34.2） μg·m^-2·h^-1。高寒草原、高寒草甸和沼泽化草甸均为N₂O的源,生长季排放量分别为（7.3±2.8）,（3.0±1.1）和（2.2±4.3） μg·m^-2·h^-1。土壤水分总体控制着高寒草地CH₄通量的时空变化,在土壤水分含量约大于30%的沼泽化草甸表现为CH₄的排放源,而在土壤水分含量低于30%的高寒草原和草甸表现为CH₄的汇;生长季水分含量越高,对CH₄的吸收越弱。     

湘西南湿热地区不同秋眠级紫花苜蓿光合特性研究

利用Li-6400光合速率测定系统测定了16种不同秋眠级紫花苜蓿(Medicago sativa L.)品种的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度、光量子通量密度、水分利用率;同时对不同秋眠级紫花苜蓿草产量进行测定。结果表明:阿尔冈金(Algonquin)、四季旺(Overseason)、维多利亚(Victoria)、WL525、萨兰多(Salado)、WL414、CW403、721丰叶(721Amerilea)、皇后2000(Empress2000)、牧歌,701(Amerigraze701)、丰宝(Powerplant)的光合速率日变化曲线呈双峰型,而CW400、CW680、路宝(Lobo)、猎人河(Hunter River)、盛世(Millenium)呈三峰型,16个品种净光合速率日变化均出现午休现象,其变化规律与秋眠级没有相关性;盛世、牧歌701、丰宝净光合速率较高在20μmolCO₂·m^-2·s^-1以上;牧歌701、路宝、WL525蒸腾速率较高在均在10 mmolH₂O·m^-2·s^-1以上;CW403、721丰叶(721Amerilea)水分利用率较高,达5μmol CO₂·mmol H₂O^-1以上。在湘西南湿热地区环境气候条件下,盛世、牧歌701、丰宝、4季旺等光合能力较强、蒸腾速率高的品种可作推广种植。     

绒毛胡枝子光合作用特性及其影响因子分析

于2009年7月以一年生绒毛胡枝子(Lespedeza tomentosa(Thunb.) Sieb. ex Maxim)为试材,利用英国生产的Lcpro⁺型便携式全自动光合测定系统对其光合作用日变化、光响应曲线进行测试,并对影响其光合作用的生理因子和环境因子进行相关性分析。结果表明:绒毛胡枝子净光合速率的日变化在夏季表现为双峰曲线,有光合"午休"现象,日平均光合速率为4.86μmol CO₂·m^-2·s^-1。绒毛胡枝子的LCP约为57.61μmol·m^-2·s^-1,LSP约为1353.39μmol·m^-2·s^-1,显示出阳生植物特性,对环境适应能力强,适合在较大范围栽植。绒毛胡枝子光合速率与光合有效辐射、气孔导度以及空气相对湿度相关系数分别为0.431、0.534和0.487,达到极显著水平(P<0.01);与叶表面温度、蒸腾速率和大气二氧化碳浓度相关系数分别为0.104、0.242和0.182,达显著水平(P<0.05);与胞间二氧化碳浓度相关系数为-0.61,有极显著的负相关关系(P<0.01);与大气温度未有显著相关性(P<0.05)。     

转多抗基因新疆大叶苜蓿光合生理特征对土壤水分变化的响应

以新疆大叶苜蓿及其为母本的4种转基因株系(SN:转AtNDPK2基因;SC:转codA基因;SOR:转IbOr基因;SAF:转AtABF3基因)为研究材料,通过盆栽控制试验,比较研究了不同土壤水分条件下始花期各株系苜蓿的光合和荧光参数特征。结果表明,随土壤含水量从80% FC(田间持水量)降至40% FC,各株系叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)均呈下降趋势,叶片瞬时水分利用效率(WUE_i)呈上升趋势。在40% FC时,各转基因株系P_n值(11.19~21.58 μmol·m^-2·s^-1)均显著(P<0.05)大于非转基因株系(6.06 μmol·m^-2·s^-1),各株系间WUE_i无差异但以转AtABF3基因株系最大(3.22 μmol·mmol^-1)。土壤水分降低过程中,各株系叶片初始荧光(F_o),最大光化学效率(F_v/F_m)和光化学淬灭系数(qP)值总体呈下降趋势,实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和表观电子传递效率(ETR)值呈先上升后下降,而非光化学淬灭系数(NPQ)值整体呈上升趋势。转基因株系qP值出现显著下降时的土壤水分含量(50% FC)低于非转基因(70% FC)苜蓿。在40% FC时,转基因株系F_v/F_m(0.78~0.82)值显著高于非转基因苜蓿(0.58)。总体表明,转多抗基因均不同程度地提高水分胁迫条件下新疆大叶苜蓿的光合性能,其中转codA基因株系可维持较高光合速率,转IbOr基因株系能维持较高光能利用能力,转AtABF3基因株系能够高效利用水分,转AtNDPK2基因株系总生物量最高。     

冷季粤西野生香根草及扁穗牛鞭草对模拟光的生理响应

香根草(Vetiveria zizanioides(L.)Nash)和扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa(L.f.)R.Br.)是广东吴川地区野生香根草群落的建群种和主要伴生种,为从生理生态的角度探讨2种植物的共存及对冷季的适应问题,利用LI-6400光合仪的人工控制系统,于2004年12月下旬,对群落优势种野生香根草和扁穗牛鞭草的光合生理特性进行测定,比较分析两种植物的光合特性和水分利用特性。结果表明:在冷季,野生香根草和扁穗牛鞭草的光补偿点分别为13.37×mol·m^-2·s^-1和12.77×mol·m^-2·s^-1,光饱和点为1100×mol·m^-2·s^-1,均发生光抑制现象,扁穗牛鞭草的光利用能力高于香根草,比香根草耐阴;香根草的气孔调节机制优于扁穗牛鞭草,在一定程度上对水分利用起到了较好的调节作用,提高了水分利用率。2种植物对季节性干旱气候适应对策分别表现为,扁穗牛鞭草以保持较高光合速率来提高水分利用效率,而香根草则通过调节气孔来限制水分的无效散失。     

宁夏东部荒漠草原猪毛蒿光合特征和水分利用效率对降水变化的响应

荒漠草原植物的生长和生存受降水影响很大,本研究以宁夏东部荒漠草原猪毛蒿种群为研究对象,2017-2020年连续4年监测了降水改变条件下土壤水分特征,测定了猪毛蒿净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度等光合特征,并对其内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率进行了分析。研究表明：4年中无效降水事件(<5mm)发生次数较多,占当年降水频次的60.00%～82.54%;大雨(≥25 mm且≤49.9 mm)和暴雨等级(≥50 mm)降水事件较少,平均单次降水事件的降水量仅为3.3～6.5 mm·次^-1。不同处理各土层的土壤含水量存在较大差异,表层(10 cm)土壤含水量较次表层(20 cm)和深层(60 cm)的变幅大;次表层(20 cm)土壤平均含水量低于表层,与小降水事件发生频次较高无法入渗补给以及植物吸收消耗有关;深层(60 cm)土壤含水量变化小,较稳定。净光合速率随着光合有效辐射的增加而增大,当光合有效辐射在400～1600μmol·m^-2·s^-1时,增雨处理提高了猪毛蒿的净光合速率;在...